第一部分/夯實(shí)基礎(chǔ)課

1.1碳、硅及無機(jī)非金屬材料

^^9______________碳、硅單質(zhì)及其氧化物的性質(zhì)和應(yīng)用

1.碳和硅的比較

一或硅

在元素周期表

第2周期魅族第3周期見其族

中的位置

元素在自然界

既有游離態(tài)又有化合態(tài)只有化合態(tài)

中的存在形式

金剛石：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

石墨：層狀結(jié)構(gòu)晶體硅：與金剛石類似的空間

結(jié)構(gòu)

C60：足球烯,由多個(gè)五邊形和六邊形構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

的分子

金剛石熔點(diǎn)高、硬度大；石墨熔點(diǎn)高、質(zhì)軟，晶體硅為灰黑色固體，有金屬

物理性質(zhì)

有滑膩感，能導(dǎo)電光澤、硬度大、熔點(diǎn)高

金剛石用作切割刀具，石墨用作電極、鉛筆晶體硅用作半導(dǎo)體材料、硅芯

用途

芯片和硅太陽能電池

2.碳、硅的化學(xué)性質(zhì)

碳、硅在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)，一般表現(xiàn)還原性。

3.碳、硅的特殊性

(1)一般情況下，非金屬元素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)低，硬度小，但晶體硅、金剛石的熔、沸點(diǎn)

高，硬度大，其中金剛石為自然界存在的硬度最大的物質(zhì)。究其原因它們是原子晶體,

(2)一般情況下，非金屬元素單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導(dǎo)體，石墨為電的良導(dǎo)體。

(3)C、Si同屬WA族，還原性Si大于C,而C卻能將Si從SiCh中還原出來(條件是高

溫)，原因是產(chǎn)物CO氣體迅速從反應(yīng)體系中逸出，可以促使反應(yīng)SiO2+2C=Si+2COt

進(jìn)行。

(4)非金屬單質(zhì)與堿反應(yīng)時(shí)一般是非金屬發(fā)生歧化反應(yīng)(非金屬既作氧化劑又作還原劑),

而Si與堿液反應(yīng)卻只作還原劑：Si4-2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2t。

(5)非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸反應(yīng)，而Si卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：Si+

4HF=SiF4t4-2H2t。

(6)一般情況下，只有非?；顫姷慕饘?如Na、K等)才能夠置換出水中的氫，但碳單質(zhì)

高溫

卻能與水蒸氣反應(yīng)：C+H2O(g)：CO+H2O

4.硅的工業(yè)制法

(1)制取粗硅

工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原SiO2得到含有少量雜質(zhì)的粗硅：SiO2+2C=^Si4-

2COfo

(2)粗硅提純

①Si+2a2=q=SiC。

②SiC14+2H2=^=Si+4HCI。

［注意］①用焦炭還原竽。2,產(chǎn)物是CO而不是c()2。

②粗硅中含碳等雜質(zhì)，與。2反應(yīng)生成的SiCL中也含CCL等雜質(zhì)，經(jīng)過分儲(chǔ)提鈍SiCI4

后,再用Hz還原，得到高純度硅。

5.二氧化硅與二氧化碳的性質(zhì)比較

物質(zhì)二氧化硅二氧化碳

化學(xué)式SiO

2co2

晶體類型原壬晶體(不存在單個(gè)分子)分壬晶體(晶體中存在單個(gè)分子)

物理性質(zhì)熔、沸點(diǎn)高，不溶于水熔、沸點(diǎn)低，能溶于水

與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2+H2OH2c。3

與C反應(yīng)SiQ2+2C=^=Si+2COfC+CO2=^2CO

與氫氟

SiO4-4HF=SiFt+2HO不反應(yīng)

酸反應(yīng)242

CO2少量：

與堿SiO24-2NaOH=Na2SiO34-CO+2NaOH=NaCO3+

化22

(NaOH)H0O盛堿液的試劑瓶要用橡皮

2H2O

學(xué)

反應(yīng)

塞。CO2過量：CO2+

性

NaOH=NaHCO3

質(zhì)

SiOz+Na2c03—=Na2SiO3+

Ca(ClO)2+CO24-

CO2fHO=CaCOI+2HC1O

與鹽反應(yīng)23

CO+NaCO+

SiO2+CaCO3=^=CaSiOj4-223

CO2tH2O=2NaHCO5

與堿性氧

Si024-CaO=^=CaSiO3CO2+Na2O=^=Na2CO3

化物反應(yīng)

主要用途作光導(dǎo)纖維，制光學(xué)儀器、電制飲料、碳酸鹽，干冰用作制冷

子部件，水晶可制作飾品劑

［微點(diǎn)撥］

三氧化碳寫堿反應(yīng)產(chǎn)物的定量判斷

CO2通入NaOH、Ca(OH)2等強(qiáng)堿溶液的反應(yīng)產(chǎn)物與CO2的通入量有關(guān)，當(dāng)通入少量

CO2時(shí)生成碳酸鹽，當(dāng)通入過量CO2時(shí)生成碳酸氫鹽；當(dāng)通入CO2的量介于兩者之間時(shí)，

既有正鹽又有酸式鹽生成。

以CO2與NaOH溶液反應(yīng)為例：

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O;

CO2+NaOH=NaHCO3<?

當(dāng);i(OH-)：〃(CO2)的值不同時(shí)產(chǎn)物如下：

［對(duì)點(diǎn)練習(xí)］

1.下列說法正確的是()

A.二氧化硅廣泛用于光纖通訊

B.工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品

C.水晶項(xiàng)鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品

D.粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)

解析：選A刻蝕石英制作藝術(shù)品用的是氫氯酸，B錯(cuò)誤；水晶項(xiàng)鏈的主要成分是SiO2,

餐桌上的餐盤是硅酸鹽制品，C錯(cuò)誤；粗硅制備單晶硅，先利用氧化反應(yīng)即用CL氧化粗硅

為SiCk,再利用還原反應(yīng)即用H2還原SiCk,D錯(cuò)誤。

2.下列關(guān)于硅的說法不正確的是()

A.硅是非金屬元素，晶體硅是灰黑色有金屬光澤的固體

B.硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料

C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)

D.加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)

解析：選C硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑(尤其是在常溫下)，但常溫下仍能與氟氣、氧化氫和

NaOH溶液等發(fā)生反應(yīng)，C錯(cuò)誤。

3.寫出除去下列氣體中混有的雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))可采取的方法：

(1)CO(CO2)：0

(2)CO2(CO)：o

(3)CO2(O2)：。

(4)CO2(SO2)：o

(5)CO2(HC1)：o

答案：(1)通過盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶(2)通過盛放灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃管(3)

通過盛放灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管(4)通過盛有飽和NuHCO.,溶液或酸性KMnO」溶液的洗

氣瓶(5)通過盛有飽和NaHCCh溶液的洗氣瓶

oxa硅酸、硅酸鹽、無機(jī)非金屬材料

1.硅酸

2.硅酸鹽

(1)概念：是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的重要成分。

(2)組成的表示方法

通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成，如硅酸鈉(NazSiO*可表

示為NazOSiOz,長石(KA1SLOQ可表示為

氧化物形式只表示硅酸鹽的組成而不表示其結(jié)構(gòu)，切不可認(rèn)為硅酸鹽是由氧化物混合

而成的。

(3)硅酸鈉

①白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃,有黏性，水溶液顯堿性.

②與酸性較強(qiáng)的酸反應(yīng)：

溶液中通入CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO34-H2O4-CO2=Na2CO34-H2SiO3I。

③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。

［微點(diǎn)撥］

」^酸鹽改彘玩花物花套的方法

(1)氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物~較活潑金屬氧化物f二氧化硅f水，不同氧

化物間以“?”隔開。如高冷土(AbSizCh2FhO)可寫成AhO3?2SiO2?2H2O;石棉(CaMg3SLOi2)

可寫成CaO-3MgO-4SiO2;沸石(Na2ALSisOio^FhO)可寫成NaiOAhOySSiOrlHiOo

(2)各元素的化合價(jià)保持不變，且滿足化合價(jià)代數(shù)和為零，各元素原子個(gè)數(shù)比符合原來

的組成。

(3)當(dāng)計(jì)量數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)。如長石：KAlSi3<)8不能寫成［山。］

AI2O3-3SiO2,應(yīng)寫成K2OAl2O.r6SiO2.?

3.無機(jī)非金屬材料

⑴傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料——硅酸鹽產(chǎn)品

硅酸鹽產(chǎn)品水泥玻璃陶瓷

主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔爐

石灰石和黏土、

原料純堿、石灰石、石英黏土

石膏

復(fù)雜的物理、化Na2CO3+SiO2=^=Na2SiO3+復(fù)雜的物理、化學(xué)

反應(yīng)原理

學(xué)變化變化

CO2f>

ifcB

CaCO3+SiO2=^=CaSiO34-

CO2t

2CaOSiO2s

主要成分硅酸鹽

3CaO?SiO2、Na2OCaO-6SiO2

3CaOAl2O3

非晶體，無固定熔點(diǎn)，在一定溫高熔點(diǎn)、高硬度、

特性水硬性度范圍內(nèi)軟化，可制成各種形狀高耐磨性、耐氧

的玻璃制品化、絕緣

⑵新型無機(jī)非金屬材料

如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導(dǎo)纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。

［微點(diǎn)撥］

(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氫氯酸可用于雕刻玻璃，盛放氫氟酸不用玻璃瓶而用塑

料瓶。

(2)NaOH等堿性溶液可以用帶橡皮塞的玻璃瓶盛放，但不能用帶玻璃塞的試劑瓶。

.........一.......而點(diǎn)練可

1.判斷正誤(正確的打“J”，錯(cuò)誤的打“X”)。

(1)硅膠作袋裝食品的干燥劑，沒有發(fā)生化學(xué)變化(J)

+

(2)向NazSiCh溶液中滴加稀鹽酸離子方程式：Na2SiO3+2H=H2SiO3I+2Na\X)

-

(3)向NazSiCh溶液中通入過量SO2：SiO5+SO2+H2O=H2SiO3I+SO3-(X)

(4)燒結(jié)黏土制陶瓷，不涉及化學(xué)反應(yīng)(X)

2.下列有關(guān)硅酸鹽及無機(jī)非金屬材料的說法正確的是()

A.硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中

B.反應(yīng)①NazSiCh+H2O+CO2=Na2cCh+HzSiChl，反應(yīng)②Na2cO3+SiO2=^=

Na2SiO3+CO2t,兩反應(yīng)是相互矛盾的，不可能都能發(fā)生

C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均屬于硅酸鹽材料

D.祖母綠的主要成分為BesALSifQw用氧化物形式表示為3BeO?ALO3?6SiO2

解析：選DA項(xiàng)，Na?SiO3溶液是一種黏合劑，易造成磨口玻璃塞與瓶口黏結(jié)；B項(xiàng)，

兩反應(yīng)條件不同，反應(yīng)①是在溶液中進(jìn)行，相對(duì)強(qiáng)的酸可以制相對(duì)弱的酸，而反應(yīng)②CO2

是氣體，逸出反應(yīng)體系，能促使反應(yīng)發(fā)生；C項(xiàng)，石英玻璃的成分為Si(h,SiO2是氧化物

不是鹽。

3.下列變化中，不能一步實(shí)現(xiàn)的是()

A.Na2SiO3―-H2SiO3B.H2SiO3—>SiO2

C.SiO2--H2SiO3D.SiO2--Na2SiO3

解析：選CNa2SiO3^*H2SiO3；H2SiO3—^-*SiO2,SiO?任"NazSifh,SiO?不與

HzO反應(yīng)，故不能一步轉(zhuǎn)化為HzSiCh。

4.氮化硅(Si3N&)是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，屬于新型功能性硅酸鹽產(chǎn)品，它的硬度

大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1300℃時(shí)反應(yīng)獲得。

(1)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無機(jī)酸反應(yīng)。試推測該陶瓷被

氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：

(2)現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅

及氯化氫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(3)沸石是一種含結(jié)晶水的，具有多孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽，化學(xué)式為Na2[Al2Si30io(HQ)2],

若以氧化物形式可表示為。

(4)盛裝氫氧化鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞的原因是：(用

離子方程式表示)。

解析：(1)根據(jù)氮化硅的組成元素，并依據(jù)二氧化硅和氫氟酸的反應(yīng)可知，反應(yīng)后生成

物應(yīng)該是SiF4和氯氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式是Si3N44-12HF=3SiF4t+4NH33

(2)根據(jù)反應(yīng)物和生成物可知，反應(yīng)的化學(xué)方程式是3SiCI4+2N2+6H2=^=Si3N4+

12HCL

(3)鈉的金屬性最強(qiáng)排在前面，因此根據(jù)該硅酸鹽的化學(xué)式改寫成氧化物形成可衰示為

Na20A1203-3Si0r2H20o

(4)由于氫氧化鈉溶液能和二氧化硅反應(yīng)生成黏性很強(qiáng)的硅酸鈉溶液，從而使玻璃塞和

瓶口黏合在一起而不易打開，反應(yīng)的離子方程式是2OH-+SiO2=SiOT+H2O。

答案：⑴Si3Nj+12HF=3SiF4t+4NH3f

詼：口

(2)3SiC14+2N24-6H2=^=Si3N44-12HCl

(3)Na2OAl2Oy3SiO2-2H2O

(4)2OH-4-SiO2=SiO3-+H2O

[課下達(dá)標(biāo)練1_____________________________________________________________

1.硅及其化合物已被廣泛用于生產(chǎn)生活中，下列說法不正確的是()

A.圖1是常見于汽車中的小擺件“蘋果花”，它的動(dòng)力源于以Si為原料的太陽能電

池

B.互聯(lián)網(wǎng)通過光纖交換信息，光纖的主要原料是SiO2

C.硅酸鈉溶液的俗名是水玻璃，常用作木材的阻燃劑

D.圖2中這幅玻璃上的精美刻花，是工藝師用鹽酸刻蝕玻璃形成的

解析：選D工藝師用氫氯酸刻蝕玻璃，D錯(cuò)誤。

2.下列關(guān)于SiO2和CO?的說法中正確的是（）

A.CO2、Si（h都能與堿及堿性氧化物反應(yīng)

B.CO2和Si（h與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸

C.SiO?可用來制作干燥劑，因SiO2可與水反應(yīng)

D.CO?和SK）2都是由相應(yīng)的分子構(gòu)成的

解析：選ACO2、Si（h都是酸性氧化物，都能與堿及堿性氧化物反應(yīng)，故A正確；

SiCh不溶于水，也不能和水反應(yīng)生成硅酸，B不正確；硅膠可用作干燥劑，但竽。2不與水

反應(yīng)，C不正確；CO2是由分子構(gòu)成的，SiO?是由Si、。原子直接構(gòu)成的，D不正確，

3.據(jù)某網(wǎng)站報(bào)道：國家質(zhì)檢總局稱，在我國銷售的德國NUK牌嬰兒爽身粉含有一級(jí)

致癌物滑石粉。已知滑石粉的化學(xué)式為Mg3（Si4On））（OH）2,色白、滑爽、柔軟、耐火。下列

有關(guān)說法不正確的是（）

A.滑石粉屬于無機(jī)硅酸鹽類物質(zhì)

B.滑石粉的組成可表示為3Mg04SiO》H20

C.爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔軟和耐火性

D.滑石粉可能會(huì)與氫氟酸、NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)

解析：選C滑石粉屬于無機(jī)硅酸鹽類物質(zhì)，故A正確；從滑石粉的化學(xué)式可知其組

成可表示為3MgOYSiOzHzO,故B正確；爽身粉中添加滑石粉，與它的耐火性無關(guān)，故C

錯(cuò)誤；從滑石粉的組成可知它具有SiCh的性質(zhì)，能與氫氯酸、NaOH溶液反應(yīng)，故D正確。

4.工業(yè)制粗硅的反應(yīng)為2C+SiO2=^=Si+2COt0下列說法正確的是（）

A.SiCh為分子晶體，Si為原子晶體

B.Si是光導(dǎo)纖維的主要成分

C.在該反應(yīng)條件下，C的氧化性強(qiáng)于Si的氧化性

D.每生成1molSi理論上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目約為4X6.02X1023

解析：選DA項(xiàng)，SiCh、Si晶體類型均為原子晶體，故該項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，SiCh是光

導(dǎo)纖維的主要成分，故該項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在該反應(yīng)條件下，C的還原性強(qiáng)于Si的還原性，

故該項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，在反應(yīng)中每有1molSi生成，理論上轉(zhuǎn)移的電子為4mol,即約為

4X6.02X1023,故選項(xiàng)正喘。

5.月球的礦產(chǎn)資源極為豐富，僅月球表層5cm厚的沙土就含鐵單質(zhì)有上億噸，月球

上的主要礦物有輝石CaMgSizOe、斜長石KAISisOg和橄欖石（Mg或Fe/SiOj等，下列說法

或分析不正確的是（）

A.輝石、斜長石及橄欖石均屬于硅酸鹽礦

B.斜長石的氧化物形式可表示為K2OAI2O.r3SiO2

C.月球表層沙土中有游離態(tài)鐵是因?yàn)樵虑虻谋砻鎺缀鯖]有氧氣

D.橄欖石中鐵為+2價(jià)

解析：選B斜長石的氧化物形式應(yīng)為KzOALOMSKh。

6.（2018?銀川模擬）科學(xué)家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所

示:

容器I中進(jìn)行的反應(yīng)為

①Si（粗）+3HCl（g）=SiHCl3（D+H2（g）;

容器n中進(jìn)行的反應(yīng)為

②SiHCh+H2=Si（純）+3HCI。

下列說法正確的是（）

A.該工藝流程的優(yōu)點(diǎn)是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用

B.最好用分液的方法分離Si和SiHCLs

C.反應(yīng)①和②中HQ均作氧化劑

D.反應(yīng)①和②屬于可逆反應(yīng)

解析：選A該工藝流程中HC1和Hz兩種氣體可循環(huán)使用；分離Si與SiHCb可用過

濾的方法；反應(yīng)②中HC1是生成物，是氧化產(chǎn)物；反應(yīng)①、②都不在同一條件下進(jìn)行，不

是可逆反應(yīng)。

7.甲氣體可發(fā)生如下變化:

用氣體通過灼熱的炭曷通過灼熱的炭唇通過灼信的Cup通過澄清石灰水

乙氣體丙氣體乙氣體丁固體。

則甲、乙、丙、丁分別為1）

A.CO2>CO、。2、CaOB.O2、CO、CO2>CaCO3

C.O2、CO2>CO、CaCO3D.CO、CO2>O2>Ca（OH）2

解析：選C以丙氣體為突破口，丙通過灼熱的CuO后，生成的乙氣體可與澄清石灰

水反應(yīng)生成固體，說明乙是CO2,則丙是CO,甲是O2,丁是CaCO3。

8.二氧化硅（SiO”又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料（如圖）。下列說法正確的

是（）

A.SiCh既能與HF反應(yīng)，又能與NaOH反應(yīng)，屬于兩性氧化物

B.瑪瑙和紅寶石的主要成分都是SiCh,SiO2和Si都是制造光導(dǎo)纖維的材料

C.雖然高溫下SiO2能與Na2c03反應(yīng)放出CO2,但不能說明硅酸的酸性強(qiáng)于碳酸

D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)中非氧化還原反應(yīng)的種數(shù)多于氧化還原反應(yīng)的種數(shù)

解析：選CDSiCh只能和特殊酸反應(yīng)，和其他酸不反應(yīng)，沒有普遍性，所以不能說明

其具有兩性，故A錯(cuò)誤；紅寶石的主要成分是AI2O3,瑪瑙的主要成分是SiCh,Si（）2是制

造光導(dǎo)纖維的材料，故B錯(cuò)誤；高溫條件下，SiCh和Na2cCh反應(yīng)生成NazSiCh和CO2,

常溫下，SiCh和Na2cCh不反應(yīng)，所以不能說明HzSKh的酸性強(qiáng)于H2c03,故C正確；圖

中氧化還原反應(yīng)有3個(gè)，非氧化還原反應(yīng)有6個(gè)，所以圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)中非氧化還原反

應(yīng)的數(shù)目多于氧化還原反應(yīng)的數(shù)目，故D正確。

9.如圖所示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，E是一種白色沉淀。

請(qǐng)回答下列問題：

(DB的化學(xué)式是,目前B已被用作的主要原料。

(2)B和a溶液反應(yīng)的離子方程式是_________________________________________o

(3)A和a溶液反應(yīng)的離子方程式是o

(4)C和過量的鹽酸反應(yīng)的離子方程式是o

解析:C與過量的鹽酸反應(yīng)生成白色沉淀E,則E可能是％SiO3或AgCI,若E是AgCI,

貝4c是AgNCh,A為Ag,根據(jù)已有知識(shí)，Ag與HNOj反應(yīng)能生成三種產(chǎn)物，不符合框圖

中物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。故E只能為HzSKh,C為硅酸鹽，A為Si,a溶液為強(qiáng)堿的水溶液，

進(jìn)一步推出B為SiO2o

答案：⑴SiO?光導(dǎo)纖維

(2)SiO2+2OH-=SiOr+H2O

(3)Si+2OH~+H2O=S1O5+2H2t

(4)SiOr+2H+=H2SiO3I

10.如圖中的每一方框表示相關(guān)的一種反應(yīng)物或生成物。其中B是一種單質(zhì)，其余物

質(zhì)也都是含有B元素的化合物。C是一種鈉鹽，E是C對(duì)應(yīng)的酸，其結(jié)構(gòu)與碳酸相似；B

的結(jié)構(gòu)類似金剛石，D為B的氧化物。(其他不含B元素的反應(yīng)產(chǎn)物以及各步反應(yīng)添加的必

要試劑和反應(yīng)條件已被略去)

請(qǐng)回答下列問題：

(1)A、D、E的化學(xué)式分別為、、o

(2)A的B的互相轉(zhuǎn)化在工業(yè)上的實(shí)際意義是___________________________________o

(3)寫出D—C的化學(xué)方程式：o

(4)寫出E-D的化學(xué)方程式：<

解析：由單質(zhì)B的結(jié)構(gòu)類似金剛石可知，B是單質(zhì)硅，D為B的氧化物，則D是SiO2,

結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系知，A為SiCL,C是一種鈉鹽，則C是NazSiCh,E是C對(duì)應(yīng)的酸，則E是

H2SiO3o(1)由以上分析可知A為SiCL,D為SiCh,E為IhSiCh。(2)A和B的互相轉(zhuǎn)化在

工業(yè)上的實(shí)際意義是粗硅提的。(3)D-*C可以為二氧化珪和NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和

水，化學(xué)方程式為SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2。。(4陽2竽。3不穩(wěn)定，加熱分解生成SiO?

和H2O,故E->D的化學(xué)方程式為H2SiO3=^=SiO2+H2Oo

答案：(DSiCLSiO2H2SiO

(2)粗硅提純

(3)SiO2+2NaOH=NazSiO3+H2O(或其他合理答案)

△

(4)H2SiOj：SiO24-H2O

11.單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二輒化硅制得粗硅(含

鐵、鋁、硫、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅［反應(yīng)溫度450?5。0#C),四氯化硅

經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。如圖是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖。

相關(guān)信息如下：

a.四氯化硅遇水極易水解；

b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；

c.有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見表：

物質(zhì)

SiCI4BCUA1C13FeCI3PC15

沸點(diǎn)/'C57.712.8—315—

熔點(diǎn)rc-70.0-107.2———

升華溫度/匕————180300162

回答下列問題：

(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：。

(2)裝置A中g(shù)管的作用是;裝置C中的試劑是;裝置E中

的h瓶需要冷卻理由是_____________________________。

(3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精儲(chǔ)(類似多次蒸儲(chǔ))得到高純度四氯化硅，精

儲(chǔ)后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是(填寫元素符

號(hào))。

解析：制備四氯化硅的原料為C12和Si。A裝置為C12的制備裝置，B、C裝置為除雜

裝置。先用B除去HC1,再用C(濃H2s。4)除去水蒸氣。CL通入粗硅中反應(yīng)，用冷水將產(chǎn)

生SiCL冷凝即可。(1)制取氯冬用濃鹽酸和MnOz在加熱條件下反應(yīng)。(2)g管是將分液漏斗

與燒瓶相連，則它們中的壓強(qiáng)是相等的，這樣便于鹽酸軀順利滴下。SiCL的沸點(diǎn)很低，只

有57.7°C,而反應(yīng)的溫度達(dá)幾百度，故需要冷凝收集。(3)從物質(zhì)的物理性質(zhì)表可發(fā)現(xiàn),AlCb,

FeCb和PCk均易升華，故還應(yīng)含有Al、P、C1元素。

答案：(l)MnO2+4H++2Cl-T=Mn2++CLt+2H2。(2)平衡壓強(qiáng)濃硫酸使

SiCL冷凝(3)AKP、Cl

12.二氯二氫硅(SiHzCL)常用于外延法工藝中重要的硅源。易燃、有毒，與水接觸易

水解，沸點(diǎn)為8.2℃。在銅催化作用下，HC1與硅在250?260c反應(yīng)可以制得SiH2a2。

(1)利用濃硫酸、濃鹽酸為原料，選用A裝置制取HCL利用了濃硫酸的性。

(2)D裝置中生成二氯二氫硅的化學(xué)方程式為o

(3)按照氣體從左到右的方向，制取SiH2c12的裝置(h處用止水夾夾好)連接次序?yàn)?/p>

a―>()一*()~>()―>()-)-A()―?()(填儀器接口的字

母，其中裝置C用到2次)。

(4)按從左到右的順序，前面裝置C中裝的藥品為,后面裝置C的作用為

(5)反應(yīng)除生成二氯二氫硅之外，還會(huì)生成Hz和、等。

(6)新的制取SiH2c12的方法是：往硅粉中先通入Ch，在300?350C反應(yīng)生成SiCL,

然后再與HCI在250?260c反應(yīng)，可以大大提高產(chǎn)率。如果通入氣體次序相反，結(jié)果會(huì)

___________________________(用化學(xué)方程式表示

解析：(1)濃硫酸有吸水性，使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HCL(2)利用原子守恒法配平。(3)A

裝置制取HC1,連接C裝置干燥，從f進(jìn)入D中反應(yīng)，SiH2c12從g處揮發(fā)，在B裝置中收

集，SiH2a2的密度比空氣大，導(dǎo)氣管應(yīng)長進(jìn)短出，為防止空氣中的水進(jìn)入B中，則應(yīng)在B

后接干燥管。(4)前面的裝置C是用來干燥氯化氫氣體的，應(yīng)選用P2O5或無水CaCh,后面

裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水進(jìn)入B中，應(yīng)選堿石灰。(6)如果通入氣體次序

相反，SiH2c12會(huì)與Ck繼續(xù)反應(yīng),生成SiCL、S1HCI30

答案：⑴吸水(2)Si+2HCl叁甯2SiH2c12

(3)(1efgbcd

(4*2。5或無水CaCI2尾氣處理和防止空氣中的水進(jìn)入B中(5)SiCLSiHCl3

(6)SiH2a2+2C12=^=SiC14+2HCl(或SiH2a2+C12=^=SiHC13+HCI)

13.晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：

①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；

②粗硅與干燥HC1氣體反應(yīng)制得SiHCh：Si+3HCl=^=SiHCI3+H2；

③SiHCb與過量人在1000—1100C反應(yīng)制得純硅。

已知：SiHCb能與HzO強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃.

請(qǐng)回答下列問題：

(1)第①步制備粗硅的化學(xué)方程式為o

(2)粗硅與HC1反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCR沸點(diǎn)33.0C)中含有少量SiCL(沸點(diǎn)

57.6七)和HC1(沸點(diǎn)一84.7℃),提純SiHCh采用的方法為。

(3)用SiHCh與過量電反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)：

①裝置B中的試劑是。裝置C中的燒瓶需要水浴加熱，其目的是

②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是____________,裝置D不能采用普

通玻璃管的原因是__________________________________________,裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化

學(xué)方程式為o

③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性、控制好反應(yīng)溫

度以及。

④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入

的試劑是(填字母)。

a.碘水b.氯水c.Mg(OH)2固體

(1.KSCN溶液e.Na2sO3溶液

解析：(2)沸點(diǎn)不同的液體可以采用蒸館的方法分離。(3)①為防止SiHCb與HzO強(qiáng)烈

反應(yīng)，需要干燥氫氣；升高溫度能使SiHCh汽化，從而使SiHCh和氫氣在D中反應(yīng)。②D

中發(fā)生反應(yīng)SiHCLa+Hz』吧二■吧三-Si+3HC1,Si為固態(tài)，所以看到的現(xiàn)象是有固體物質(zhì)

生成“③Si是親氧元素，為防止Si被氧化和SiHCL在空氣中易自燃，需要排盡裝置中的空

氣。④向溶液中加入氧化劑將Fe?+氧化成Fe3+,然后加入KSCN溶液檢驗(yàn)F/+。

答案：⑴SiO2+2C*=Si+2COt(2)分儲(chǔ)(或蒸儲(chǔ))

(3)①濃硫酸使滴入燒瓶中的SiHCh汽化②有固體物質(zhì)生成在高溫下，普通玻璃

會(huì)軟化SiHCh+H/00^^，CSi+3HCI③排盡裝置中的空氣④bd

14.石墨在材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用。某初級(jí)石墨中含SiO2(7.8%)>AI2O3(5.1%)sFe2O3(3.1%)

和MgO(0.5%)等雜質(zhì)。設(shè)計(jì)的提純與綜合利用工藝如下：

(注：SiCl4的沸點(diǎn)為57.6'C,金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150C)

(1)向反應(yīng)器中通入CL前，需通一段時(shí)間N2,主要目的是_____________________。

(2)高溫反應(yīng)后，石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物。氣體I中的碳氧化物主要

為。由氣體H中某物得到水玻璃的化學(xué)反應(yīng)方程式為o

(3)步驟①為攪拌、o所得溶液IV中的陰離子有o

(4)由溶液IV生成沉淀V的總反應(yīng)的離子方程式為,

100kg初級(jí)石墨最多可能獲得V的質(zhì)量為kgo

(5)石墨可用于自然水體中銅件的電化學(xué)防腐，完成如圖防腐示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注。

解析：(1)通入Nz的目的是為了排除裝競中的空氣(特別是氧氣)，防止在高溫時(shí)石墨與

氧氣反應(yīng)。(2)高溫反應(yīng)后，SiO2>A12O3>Fe2O3>MgO分別轉(zhuǎn)化為SiCL、AlCh>FeCh>

MgCho因?yàn)槭沁^量的，故高溫條件下，C和竽。2、FezCh反應(yīng)生成的是CO。由于SiCL

的沸點(diǎn)為57.6°C,低于S0℃,故氣體II為SiCl4,在NaOH溶液中水解生成NazSiCh和

NaCI:SiC144-6NaOH=Na2SiO34-4NaCi+3H2Oo(3)AlCb、FeCh、MgCL的沸點(diǎn)均高于

150℃,在80℃下變?yōu)楣腆w川，AlCb、FeCh、MgCk和過量NHOH反應(yīng)后生成NnAKh、

Fe(OHb、Mg(OH)2和NaCI,通過過濾將沉淀Fe(OH)3和Mg(OH”濾出，得到的溶液IV主

要含過量的NaOH、NaAKh和NaClo(4)NaAK)2發(fā)生水解導(dǎo)致溶液顯堿性：NaAIO2+

2H2OAl(OHb+NaOH,加入乙酸乙酯后，發(fā)生水解：CH3COOCH2CH3+NaOH

CH3COONa+CH3CH2OH,促使NaAICh徹底水解生成AI(OH)3沉淀。溶液V轉(zhuǎn)化為沉淀

V的反應(yīng)為NaAIO2+2H2O+CH3COOCH2cH3AI(OH)3I+CH3COONa+

100kgX5.l%

CHCHOHO根據(jù)Al原子守恒，可知100kg初級(jí)石墨可得m[AI(OH)3]=

32102g'mol-1

X2X78g?mo「i=7.8kg。

(5)水體中銅件的電化學(xué)防腐利用了電解保護(hù)法，該方法中石墨作陽極，銅件作陰極,

即外加電流的陰極保護(hù)法。

答案：(1)排除裝置中的空氣

(2)COSiC14+6NaOH=Na2SiO34-4NaCl+3H2O

(3)過濾AIOI.和OH-

(4)AlOr4-CH3COOCH2CH34-2H2O—^-*CH3COO+CH3CH2OH4-AI(OH)3I7.8

(5)

1.2氯及其重要化合物

I氯及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用

1.氯氣的物理性質(zhì)

顏色狀態(tài)氣味密度毒性溶解性

黃綠色氣體刺激性氣味比空氣大有毒1體積水溶解約2體積Ch

[注意]實(shí)驗(yàn)室里聞?dòng)卸練怏w及未知?dú)怏w氣味的方法是用手在瓶口輕輕扇動(dòng)，僅使極少

量氣體飄進(jìn)鼻孔即可。

2.氯氣的化學(xué)性質(zhì)

(1)與金屬反應(yīng)

①與鐵反應(yīng)：2Fc+3cl2=^^=2FCCL。

②與銅反應(yīng)：Cu+CL^^-CuCk。

(2)與非金屬反應(yīng)

與H2反應(yīng)：H2+C12=^=2HC1。

(3)與水反應(yīng)：溶于水的氯氣部分與水反應(yīng)，離子方程式為Ch+HgOH+4-CF+

HClOo

(4)與堿反應(yīng)

與燒堿反應(yīng)為C12+2NaOH=NaCl+NaClO+H2。。

(5)與還原性無機(jī)化合物反應(yīng)(書寫離子方程式)

①與碘化鉀溶液反應(yīng)：2I+C12=l2+2C「。

②與SO2水溶液反應(yīng)：

a2+SO2+2H2O=4H++2C++SO上.

③與FeCL溶液反應(yīng)：2Fe?++CL=2Fe3++2C「。

3.次氯酸

(1)不穩(wěn)定性

見光易分解，化學(xué)方程式為2HC1O望=2HC1+O23

(2)強(qiáng)氧化性

①能將有色物質(zhì)氧化為無色物質(zhì)，作漂白劑。

②殺菌、消毒。

(3)弱酸性

比碳酸酸性弱，電離方程式為IIC1。H++CKT。

4.次氯酸鹽

(1)漂白液

有效成分：NaClO,漂白原理用化學(xué)方程式表示為

NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO。

(2)漂白粉

①成分：漂白粉的主要成分是Ca(ClO)?、CaCk,其中有效成分是Ca(CIO)2。

②制備原理：化學(xué)方程式為2cl2+2Ca(OH)2=CaCL+Ca(aO)2+2H2O。

③漂白原理：化學(xué)方程式為Ca(CIO)2+H2O+CO2=CaCO3I+2HCKK

5.氯水的成分和多重性質(zhì)

(1)氯水的成分分析

三分子四離子

、「、一、-

H2O>CI2>HCIOH+CCIOOH

(2)新制氯水的多重性質(zhì)

［微點(diǎn)撥］

小氯氣具有強(qiáng)氧花性「8變林金屬晟i時(shí)向瓦成高林卷的金屬氯化物「如FeC12次能

由兩種單質(zhì)化合生成。

(2)氯氣沒有漂白性，不能使干燥的有色布條褪色，但可使?jié)駶櫟挠猩紬l褪色，起漂

白作用的物質(zhì)是HCIO。

(3)CKT不論是在酸性、堿性條件下都能跟亞鐵鹽、碘化物、硫化物、亞硫酸鹽等發(fā)生

氧化還原反應(yīng)，即CIO一與F、Fe2+、S2一、SOM不論是在酸性環(huán)境還是在堿性環(huán)境中均不

能大量共存。

(4)氯水中因HC1O見光分解，隨著HC1O的消耗，最后成為鹽酸，故久免氯水酸性增

強(qiáng)，無漂白性。因此，氯水要現(xiàn)用現(xiàn)配，通常保存在棕線試劑瓶中并置于陰暗處。

［對(duì)點(diǎn)練習(xí)］

1.氯氣是一種化學(xué)性質(zhì)很活潑的非金屬單質(zhì)，它具有較強(qiáng)的氧化性，下列敘述中不正

確的是()

A.紅熱的銅絲在氯氣里劇烈燃燒，產(chǎn)生棕黃色的煙

B.通常狀況下，干燥的氯氣能和Fe反應(yīng)

C.純凈的H2在C12中安靜地燃燒，發(fā)出蒼白色火焰，集氣瓶瓶口呈現(xiàn)霧狀；光照H2

和C12的混合氣體時(shí)，因迅速化合而爆炸

D.氯氣能與水反應(yīng)生成HCIO和HCL久置氯水最終變?yōu)橄←}酸

解析：選BC12與鐵的反應(yīng)需要加熱，所以在通常狀況下，干燥的。2與Fe不能反應(yīng)。

2.將CL分別通入下列四種溶液中，有關(guān)現(xiàn)象及結(jié)論的說法正確的是（）

A.試管①中有白色沉淀生成，說明Cb與水反應(yīng)生成了鹽酸

B.試管②中溶液褪色，只是氯氣與水反應(yīng)生成HQO的緣故

C.試管③中能產(chǎn)生白色沉淀，說明Ch具有還原性

D.試管④中溶液變紅色，說明。2具有氧化性

解析：選AD生成白色沉淀AgCl,Ag+4-CF=AgClI,說明生成了鹽酸，A正確；

+

。2與NaOH反應(yīng)使堿性消失，也可使溶液褪色，B錯(cuò)誤；Cl24-SO2+2H2O=4H4-2Cr

2+2+

+sor,Ba+sor-BaSO4I,CL被還原成C「，說明CL有氧化性，C錯(cuò)誤；2Fc

3+

+CI2=2Fe+2Cr,氯氣將Fe?+氧化為Fe-/，D正確。

3.在淀粉-碘化鉀溶液中加入少量次氯酸鈉溶液，并加入少量的稀硫酸，溶液立即變藍(lán),

在上述溶液中加入足量的亞硫酸鈉溶液，藍(lán)色逐漸消失。下列判斷不正確的是（）

A.氧化性：cio->i2>sor

B.漂白粉溶液可使淀粉.碘化鉀試紙變藍(lán)

C.向氯水中加入亞硫酸鈉溶液，氯水褪色

D.次氯酸鈉可以與亞硫酸鈉共存

解析：選DKI與NaClO反應(yīng)生成了12,其實(shí)質(zhì)是CIO一將F氧化成12,而L又將

-

SO「氧化成SOT,所以氧化性：CIO>I2>SOr,A、B、C正確，D不正確。

4.氯氣有毒，且大量制取的難度較大、污染嚴(yán)重，在培養(yǎng)皿中研究氯氣的性質(zhì)可實(shí)現(xiàn)

“綠色實(shí)驗(yàn)”。在培養(yǎng)皿的點(diǎn)滴板中央孔穴中滴加能生成氯氣的試劑（如漂白精與鹽酸），然

后分別滴加所要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的試劑，如圖所示。下列是某學(xué)生觀察到的現(xiàn)象、解釋與結(jié)論，

其中不符合事實(shí)的是（）

選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋結(jié)論

氯氣置換出KI中的碘使淀粉

A淀粉KI溶液變藍(lán)非金屬性：CI>I

變藍(lán)

BNa2s溶液中出現(xiàn)淡黃色沉淀氯氣置換出Na2s中的硫非金屬性：CI>S

濕潤的藍(lán)色石茂試紙先變紅氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次

C氯氣具有漂白性

后褪色氯酸

DFeCL和KSCN溶液的小液滴FeCh被Ch氧優(yōu)成FeCh后,氯氣具有強(qiáng)氧化性

變紅再與KSCN溶液反應(yīng)變紅

解析：選CC中的現(xiàn)象說明HC1O具有漂白性。

氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備及性質(zhì)探克一

1.氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備

(1)實(shí)驗(yàn)室制取、收集干燥純凈氯氣的裝置

(2)驗(yàn)滿方法

①將濕潤的淀粉-KI試紙靠近盛CL的集氣瓶口，觀察到試紙變藍(lán)，證明已集滿。

②將濕潤的藍(lán)色石蕊試紙靠近盛CL的集氣瓶口，觀察到試紙先變紅后褪色的變化,則

證明已集滿。

③實(shí)驗(yàn)室制取。2時(shí)，常常根據(jù)氯氣的顏色判斷是否收集滿。

［微點(diǎn)撥］

(1)制取C12時(shí)必須用濃鹽酸，稀鹽酸不反應(yīng)；隨著反應(yīng)進(jìn)行，濃鹽酸將逐漸變稀，一

定程度時(shí)，該反應(yīng)會(huì)自動(dòng)停止，HC1不可能消耗盡。

(2)因氧化性強(qiáng)